Transición a las energías renovables estimulara la economía

Alemania: La transición a las energías renovables sera económicamente rentable dentro de los próximos años. Diversos estudios muestran que un cambio hacia fuentes alternativas de energía aumentará el PIB en la próxima década y creara nuevos puestos de trabajo, señala el profesor Eicke Weber, portavoz de la Alianza de Energía Fraunhofer. Los científicos de Fraunhofer están desarrollando conceptos y soluciones para la transición, a medida que toma forma.

El desastre de Fukushima ha aumentado la conciencia pública e hizo que el cambio a fuentes renovables de energía sea más deseable que nunca. Acompañado también de una voluntad política para replantear y corregir las políticas seguidas hasta ahora. La pregunta que a menudo se plantea en el debate público es si el cambio hacia las energías renovables será demasiado caro, o si realmente supone una amenaza para la competitividad de Alemania como emplazamiento industrial.

En los últimos dos años, sin embargo, los estudios han sugerido que los temores de este tipo son infundados. Por el contrario, de acuerdo con un estudio de la UE realizada por el Instituto Fraunhofer de Sistemas e Innovación ISI en Karlsruhe, un cambio hacia las energías renovables podría estimular el crecimiento del mercado de trabajo en la próxima década. Para el año 2020 los científicos predicen que unos 2,8 millones de personas serán empleadas por el sector de energía renovable de Europa, una vez puesta en práctica los objetivos de la UE en este área. El impacto negativo de un cambio hacia la energía alternativa es ampliamente superado por el efecto neto positivo de unos 400.000 puestos de trabajo adicionales en la UE en su conjunto. Es más, el PIB de Europa se espera que crezca en un 0,24% (unos 35 millones de euros).

Resultados similares fueron reportados en un estudio de Alemania, contratado por el Ministerio Federal de Medio Ambiente, Conservación de la Naturaleza y Seguridad Nuclear BMU, en el que participaron científicos del ISI. Uno de los resultados del estudio indica que los efectos a corto y largo plazo en el mercado laboral alemán derivado de la expansión del uso de energía renovables, marcan una tendencia positiva. Cuando todos los efectos negativos e influye sobre el ciclo económico se tienen en cuenta, el número aún está en el rango de 120.000 – 140.000 nuevos puestos de trabajo (2020, escenario optimista, la trayectoria de precios A) .

Al presentar el estudio en una conferencia de prensa, El Presidente de Fraunhofer Prof. Hans-Jörg Bullinger destacó los esfuerzos comprometidos de la Fraunhofer-Gesellschaft en este campo de investigación: “Estamos perfectamente posicionados para desarrollar conceptos y soluciones para la transición a energías renovables en el Fraunhofer. Alianza Energética solo hay unos 2000 científicos de 16 organizaciones cuyo trabajo se centra en este sector. Se desarrollan las tecnologías de sistemas tales como redes eléctricas y sistemas de almacenamiento de energía y formas nuevas investigaciones para aumentar la eficiencia energética. También hay equipos adicionales de científicos de la construcción la innovación y de Tránsito y Transporte alianzas, que también dedican una parte importante de su trabajo a la cuestión de la energía. “

La energía renovable es económica

“La transición a los suministros de energía sostenible es uno de los mayores desafíos del siglo 21”, afirma el profesor Eicke Weber, portavoz de la Alianza de Energía Fraunhofer y Director del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE Energía en Friburgo. “Para mantener los precios de la electricidad, el calor y el transporte asequible en el futuro, tenemos que usar más eficientemente la energía y dedicar más investigación para el desarrollo de fuentes renovables”. Dr. Mario Ragwitz de la ISI, que coordinó el estudio de la UE, destaca además que “debemos mantener la inversión en energías renovables. Y tenemos que ser pacientes”. Pero vale la pena el esfuerzo, no sólo para asegurar el suministro de materias primas y para proteger el medio ambiente, sino también económicamente a medio y largo plazo, la perspectiva, una conclusión también llegó en un estudio realizado por la Renewable Energy Research FVEE Asociación.

Otro estudio titulado “Visión de un sistema energético 100 por ciento renovable”, ilustra cómo un suministro fiable de energía asequible y robusta basada en fuentes renovables se puede lograr en Alemania en el año 2050. “La expansión de las energías renovables genera costos adicionales al principio, sin embargo, los costos deben pico en 2015 a un total de cerca de 17 millones de euros que es sólo un ocho por ciento de los costos totales de energía en Alemania, y los costos se hundirá de nuevo después de que entre.. 2010 y 2050, un ahorro total de unos 730 millones de euros se puede conseguir en los sectores de electricidad y calefacción solamente “, informa el profesor Jürgen Schmid, director del Instituto Fraunhofer de Energía Eólica y Energía IWES Sistema de Tecnología de Kassel, que resume los resultados de la estudio.

La energía solar sera cada vez más competitiva

También está claro que los costos de la energía renovable bajaran. “Podemos predecir, por ejemplo, que la tendencia de los precios de los módulos fotovoltaicos (PV) seguirá una curva de precio-aprendizaje en los próximos años”, dijo Eicke Weber. Esta tendencia supone que el precio de los módulos fotovoltaicos, en la actualidad entre los €1,50 y €2.00/Wp (neto), podría caer por debajo de € 1.00/Wp tan luego como 2016, lo que pondría los costos de generación de electricidad en Alemania en un rango entre 11 y 14 centavos de dólar por kilovatio-hora. Los requisitos previos para esta reducción en los costos de continuar el desarrollo de la producción, la utilización eficaz de las capacidades de producción a través del crecimiento correspondiente en el mercado global de FV, la aplicación continua de innovaciones tecnológicas en la producción y la minimización de los procesos de producción y los costos.

“Estas metas representan un desafío significativo para la industria fotovoltaica, pero se pueden lograr con los avances en la tecnología”. La optimización de los costos de las fuentes de alimentación conducirá necesariamente a un mayor porcentaje de la energía fotovoltaica en el mix energético, según el ISE. “La energía fotovoltaica no sólo reducir los costos de producción de electricidad en Alemania en el futuro, al tiempo que ofrece los beneficios de ser a la vez libre de emisiones y la contaminación acústica, sino que también permite descentralizar la generación de electricidad y disminuir la carga de la red. Capacidades también se puede construida rápidamente con un mínimo impacto en la naturaleza “, dice Weber. El porcentaje mínimo para una razonable cuota de energía fotovoltaica en el mix energético es del 14 por ciento, pero en principio los investigadores en el ISE encontrar una relación de PV de más del 30 por ciento factible en el mediano plazo.

Altos estándares para las estaciones de energía eólica

Con una cuota del 6,4 por ciento, la energía eólica en Alemania ocupa el primer lugar en la producción de energía de fuentes renovables. “La energía eólica ya es relativamente barato. Dependiendo de la ubicación, la generación de electricidad con los costos de viento entre 3 y 6 centavos de dólar por kilovatio-hora”, dice Jürgen Schmid. En un nuevo estudio realizado por el alemán de la Energía Eólica (BWE), expertos de la IWES han demostrado que, de acuerdo con datos geográficos, el 8 por ciento de la superficie terrestre en Alemania fuera de los bosques y las áreas protegidas está disponible para su uso en la energía eólica generación. Con tan solo 2 por ciento de la superficie por el estado daría 198 gigavatios de salida instalables. En términos puramente matemáticos, por tanto, la energía eólica terrestre podrían contribuir a unos 390 teravatios-hora de consumo anual de energía de Alemania, que actualmente se encuentra a unos 600 teravatios-hora.

El estudio pone de manifiesto que el potencial de la energía eólica terrestre es en gran medida todavía no se ha agotado.“En la actualidad, hay sólo 28 gigavatios de potencia eólica instalada”, afirma el Dr. Kurt Rohrig, quien dirigió el estudio y se resumen los resultados. Además, las granjas de viento grandes se van a construir en alta mar, lo que generará de 20 a 25 gigavatios, o un 15 por ciento de las necesidades energéticas de Alemania en el año 2030, de acuerdo con los objetivos establecidos por BMU. El primer parque eólico marino alemán, Alpha Ventus, se completó en 2010 y sirve como una demostración y una plataforma de investigación. La iniciativa relacionada con la investigación BMU es coordinado por el IWES.

Los parques eólicos marinos presentan una necesidad especialmente urgente para la innovación. Tienen que estar diseñados y construidos para soportar el viento, el agua, la sal, la radiación UV y las ondas sobre la totalidad de su vida útil de unos 20 años. Una cámara especial de prueba en alta mar se ha desarrollado en el IWES en Bremerhaven, que permite por primera vez para simular de forma simultánea los factores de estrés mecánico y cambio climático para que los sistemas están expuestos. Componentes están expuestos a la sal de rocío, las olas, la luz ultravioleta y la humedad, mientras que al mismo tiempo que se doblen y se estiró. La simulación permite a los investigadores a sacar conclusiones acerca de la fiabilidad y la durabilidad de los sistemas a prueba. En las instalaciones de otra prueba de la tensión mecánica en las palas del rotor a gran escala, las pruebas estáticas y dinámicas se llevan a cabo con millones de alternancias de carga en diferentes amplitudes. Las instalaciones de adaptarse a las palas del rotor de hasta 70 metros de largo.Una nueva instalación para longitudes de hoja de hasta 90 metros entrará en operación el 9 de junio de 2011. “El nuevo sitio nos dará las mayores instalaciones de prueba en Europa para las palas utilizadas en los sistemas de trabajo en las salidas de hasta alrededor de 10 megavatios”, dice el profesor Andreas Reuter, Director de la IWES en Bremerhaven.

Nuevas redes inteligentes y dispositivos de almacenamiento

Un suministro de energía descentralizada derivada de fuentes renovables requiere una estructura de red diferentes a los actualmente disponibles, que están diseñados para algunas plantas centrales de energía a gran escala. En el futuro, una gran cantidad de energía solar, eólica, plantas de biomasa y de energía tendrán que estar coordinados para que las predicciones sobre su rendimiento y la carga puede estar razonablemente equilibrados. Diferencias en el suministro derivados de irregularidades en la disponibilidad de sol y el viento debe ser compensada con el rápido suministro de energía intermedia y las plantas de control.

“No necesitamos la energía nuclear como una tecnología de transición”, de acuerdo Instituto de Directores Eicke Weber und Jürgen Schmid. Ellos creen que la rápida acumulación de fuentes renovables presenciado en los últimos años es más probable ser obstaculizado por la falta de flexibilidad de las centrales nucleares. Gas combinada de calor y sistemas de energía en combinación con unidades de almacenamiento y expansión de la red son las tecnologías de transición más adecuada.

En definitiva, se trata de hacer las redes más inteligentes con una buena dosis de sutileza técnica. Los expertos se refieren a una red inteligente a través del cual el poder de muchos sistemas de generación y los consumidores comunicarse y adapten a sus necesidades entre ellos de conformidad con la disponibilidad de la energía eólica o dom. Una buena parte de la investigación aún tiene que hacer aquí. Fraunhofer está trabajando intensamente en el desarrollo e implementación de nuevos conceptos.

Los científicos de la IWES, por ejemplo, están participando en el nuevo proyecto de investigación “Kombikraftwerk 2” junto con nueve otros socios en la industria y la ciencia. El proyecto cuenta con modelos y pruebas de campo para la red de viento, el biogás y los sistemas de energía solar a partir de datos y tecnologías modernas de comunicación, con lo que las une para crear una unidad virtual que funciona como una central eléctrica. Los investigadores esperan demostrar en detalle que la cobertura completa de nuestras necesidades energéticas con fuentes de energía renovables es realista y que las luces no se apagará incluso si el viento se acuesta y la luz del sol es escasa.

Baterías redox de flujo, por ejemplo, puede ser muy adecuado para proporcionar la energía necesaria de almacenamiento temporal. Estos son grandes, robustos, de larga vida de las baterías de flujo de vanadio en el que los compuestos químicos de vanadio alternativamente absorber y descargar los electrones a través de una membrana. Varios institutos Fraunhofer están cooperando en el desarrollo de estas baterías de flujo. Los investigadores “objetivo a largo plazo es construir una instalación de la batería con el tamaño de un campo de balonmano. Tendría una capacidad de 20 megavatios, suficiente para satisfacer las necesidades de energía de alrededor de 2.000 hogares durante una larga noche de invierno o un día nublado. Pero, ¿no está tan lejos todavía. Las mayores instalaciones de laboratorio en el Instituto Fraunhofer de Medio Ambiente, Seguridad y Tecnología de Energía UMSICHT en Oberhausen producen en la actualidad varios kilovatios de potencia. Los investigadores esperan llegar a los niveles de megavatios en unos cinco años.

Pensamiento no convencional para un nuevo suministro de energía

Hay un llamado, también, de ideas innovadoras que se basan en que todavía un potencial sin explotar. Una posibilidad sería el uso de la capacidad de almacenamiento térmico de los edificios en una red inteligente de almacenamiento de energía pasiva a través de bombas de calor eléctricas y contadores inteligentes de energía. Los investigadores de la ISE están investigando el potencial de almacenamiento remoto utilizando tarifas controladas por las bombas de calor. Sin embargo, otra posibilidad consiste en utilizar las baterías de los coches eléctricos del futuro como dispositivos de almacenamiento de energía cuando están conectados a la red eléctrica.

Una idea poco convencional consiste en utilizar los excedentes de electricidad para la electrólisis del agua. El hidrógeno derivado se utiliza junto con el dióxido de carbono para producir metano en gran volumen que pueden ser objeto de un uso para almacenar energía en forma química o se introducen en las redes existentes de gas natural. Esto haría que el uso de la infraestructura existente de gas natural de hoy y su inmensa capacidad de almacenar energía, reduciendo significativamente la dependencia del gas importado.

Todos los esfuerzos hacia la energía sostenible, naturalmente, debe ir acompañada de una reducción en el consumo y mejorar la eficiencia. ¿Cómo sería en el futuro en la práctica se ha demostrado por el ISE a través de su participación en la renovación de los sistemas de energía en un edificio de 16 pisos en Weingarten, un distrito de Friburgo. Necesidades de energía primaria para calefacción, agua caliente, ventilación, iluminación y electricidad de la casa se redujeron en un 40 por ciento. En los próximos dos años, los científicos ISE registrar y analizar el consumo de energía del edificio en condiciones reales de operación. Los resultados del estudio, al igual que con el proyecto como un todo, servirá como un modelo y tener en cuenta en los planes de energía similar actualización del sistema.